Utilizzando i dati d’archivio raccolti dalla missione Neowise della Nasa, un team di astronomi del Mit ha individuato il quasar variabile più antico mai osservato. Il suo nome è J0439+1634, era già presente all’“alba cosmica”, quando l’universo aveva appena 850 milioni di anni (z ≈ 6.5), e la sua luminosità cambia nel tempo: un fenomeno mai osservato prima in un oggetto così distante. La scoperta, pubblicata questa settimana su Nature Astronomy, apre una nuova finestra di osservazione sui primi buchi neri supermassicci e sull’evoluzione delle galassie nell’universo primordiale.

Illustrazione artistica che mostra un buco nero supermassiccio al centro di un quasar. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech

I quasar sono tra gli oggetti più luminosi dell’universo. Si tratta di nuclei galattici attivi alimentati da buchi neri supermassicci che emettono enormi quantità di radiazione mentre accrescono materia.

Per molto tempo si è ritenuto che le prime galassie formatesi nel cosmo avessero bisogno di oltre un miliardo di anni per stabilizzarsi e maturare, e che quindi i buchi neri supermassicci non dovessero essere presenti nelle prime fasi dell’universo. Le osservazioni condotte a partire dai primi anni Duemila hanno però raccontato una storia diversa. Oggi gli astronomi hanno infatti identificato oltre duecento quasar risalenti al primo miliardo di anni di vita dell’universo.

Per studiare meglio questi antichi “mostri cosmici”, un team guidato da Gene Leung, del Massachusetts Institute of Technology, ha cercato le variazioni di luminosità di un quasar primordiale. Per farlo, gli autori dello studio hanno esaminato immagini dell’universo ottenute a lunghezze d’onda infrarosse e su intervalli temporali molto lunghi, dell’ordine di anni. A causa dell’espansione cosmica, infatti, la luce emessa da sorgenti remote viene spostata verso lunghezze d’onda più lunghe (redshift). Anche le variazioni temporali risultano però dilatate: un fenomeno che nel sistema di riferimento d’un quasar durerebbe settimane può apparire infatti distribuito su diversi mesi agli osservatori terrestri.

«Questa è stata la sfida tecnica che dovevamo superare», spiega Anna-Christina Eilers, ricercatrice al Mit e coautrice della pubblicazione. «Avevamo bisogno di dati raccolti ripetutamente a lunghezze d’onda infrarosse e su scale temporali molto estese».

Sfruttando circa quattordici anni di dati raccolti dal telescopio spaziale Neowise, gli astronomi hanno individuato un segnale risalente a soli 850 milioni di anni dopo il Big Bang. Era il segnale di J0439+1634, un quasar la cui luce ha viaggiato per quasi 13 miliardi di anni prima di raggiungerci.

Scoperto nel 2018 da un team internazionale di astronomi comprendente anche il ricercatore dell’Inaf Marco Bonaglia, J0439+1634 è stato a lungo il quasar più luminoso conosciuto nell’universo primordiale. Superato in luminosità nel 2024 da J0529-4351, oggi detiene un altro primato. Le analisi condotte in questo studio hanno infatti rivelato una chiara variabilità della sua emissione: il cosiddetto flickering, o “sfarfallio” – un fenomeno mai osservato prima in un oggetto così distante, rendendolo il quasar variabile più antico mai osservato.

«Nel corso dei 14 anni, abbiamo visto il quasar variare la sua luminosità in modo casuale, un po’ come la fiamma di una candela che tremola senza uno schema fisso», dice a questo proposito Leung.

I ricercatori stimano che il quasar abbia una luminosità pari a 12mila miliardi di Soli e che questa vari di circa il 20 per cento: quasi duemila miliardi di volte la luminosità della nostra stella. Gli scienziati hanno inoltre tracciato le variazioni di luminosità del quasar a diverse lunghezze d’onda, che hanno permesso di ottenere informazioni sulla forma e sulla struttura del disco di accrescimento attorno al buco nero centrale. Poiché la lunghezza d’onda della radiazione dipende dalla temperatura del materiale che la emette — e poiché il materiale più vicino al buco nero è anche il più caldo — le diverse bande possono essere infatti utilizzate per ricostruire la geometria del disco.

Dall’analisi è emerso che il disco del buco nero al centro di J0439+1634 è sorprendentemente sottile e piatto, una configurazione tipica dei buchi neri vicini e antichi, che hanno avuto molto più tempo per stabilizzarsi e maturare, spiegano i ricercatori.

Il team spera ora di spingersi ancora più indietro nel tempo cosmico per osservare quasar in fasi ancora più precoci del loro sviluppo. In questo modo gli scienziati potranno iniziare a ricostruire le condizioni che hanno portato alla nascita dei primi buchi neri supermassicci.

«Questo risultato», conclude Eilers, «fornisce una prova diretta del fatto che gli stessi processi di accrescimento e le stesse strutture osservate nell’universo vicino erano già presenti in epoche molto antiche, nonostante condizioni cosmiche profondamente diverse, qualcosa che non era mai stato osservato prima».

Per saperne di più:

• Leggi su Nature Astronomy l’articolo “Discovery of quasar variability and early accretion disk signatures at cosmic dawn” di Gene C. K. Leung, Anna-Christina Eilers, Christos Panagiotou, Julien Wolf, Kishalay De, Luke Weisenbach, Minghao Yue, Xiaohui Fan, Yuzo Ishikawa, Erin Kara, Mirko Krumpe, Andrea Merloni, Robert A. Simcoe, Feige Wang e Jinyi Yang

Gli astronomi sanno ormai da quasi trent’anni che al centro di ogni grande galassia si nasconde un enorme buco nero supermassiccio con una massa che può variare da milioni a miliardi di volte quella del Sole. Sebbene questi oggetti celesti siano spesso descritti come divoratori cosmici capaci di inghiottire tutto ciò che si trova nelle loro vicinanze, in realtà non tutta la materia che cade verso di loro finisce oltre l’orizzonte degli eventi. Una parte può essere infatti espulsa sotto forma di potenti venti. È proprio uno di questi deflussi ad aver stabilito un nuovo record osservativo.

Rappresentazione artistica di un quasar. Il punto nero al centro rappresenta il buco nero supermassiccio che alimenta la galassia attiva. La struttura a spirale rossa e gialla che lo circonda è il disco di gas caldo in caduta verso il buco nero. Una parte di questa materia è espulsa sotto forma di vento, mostrato in azzurro chiaro. Le dimensioni del disco sono paragonabili a quelle del Sistema solare. Crediti: Nasa/Cxc/M. Weiss, Nahks Tr’Ehnl, Nurten Filiz Ak

Studiando il quasar J2318, una galassia attiva situata nella costellazione di Pegaso, un team guidato da ricercatori della York University ha infatti individuato un vento che raggiunge i 90mila chilometri al secondo, pari al 30 per cento della velocità della luce: il più rapido deflusso di gas mai osservato alle lunghezze d’onda dell’ultravioletto.

Si tratta di una velocità da record, che gli autori hanno voluto sottolineare già nel titolo dello studio che riporta la scoperta, con un richiamo alla celebre saga cinematografica Fast & Furious: “A New Member of the Fast and Furious Family: A Relativistic and Time-variable UV Outflow in a Luminous Quasar”. Il risultato della ricerca, pubblicato la settimana scorsa su The Astrophysical Journal, fornisce nuovi indizi sul modo in cui i buchi neri supermassicci influenzano l’evoluzione delle galassie che li ospitano.

I quasar sono tra gli oggetti più luminosi dell’universo. La loro enorme emissione di radiazione nasce dal disco di accrescimento che circonda il buco nero, una struttura composta da gas surriscaldato che spiraleggia verso il centro dell’oggetto compatto. Proprio questa intensa radiazione può esercitare una pressione sufficiente a spingere parte del materiale in caduta verso l’esterno.

«Il quasar ospita un buco nero con una massa di circa 1,7 miliardi di volte quella del Sole, un valore del tutto normale per questi oggetti», dice uno dei coautori dello studio, Patrick Hall, della York University. «Ciò che non è normale è il gas che vediamo muoversi verso di noi: viaggia a una velocità pari al 30 per cento di quella della luce».

«Spesso osserviamo venti di materia emessi dal buco nero dalla luce del quasar», ricorda il primo autore dello studio. Lucas Seaton, della York University. «Alle lunghezze d’onda dei raggi X si osservano venti ancora più veloci di questo, ma J2318 è il più veloce mai scoperto alle lunghezze d’onda dell’ultravioletto».

Le osservazioni hanno mostrato, infatti, che il gas viene espulso a 90mila chilometri al secondo: una velocità che, come anticipato, ne fa il più rapido deflusso mai osservato nell’ultravioletto in prossimità di un buco nero supermassiccio.

Da anni gli studi mostrano come la radiazione prodotta dal disco di accrescimento di un buco nero supermassiccio possa spingere il gas verso l’esterno. A differenza dei venti terrestri, generati da differenze di pressione atmosferica, quelli dei quasar sono infatti alimentati direttamente dalla luce. I fotoni trasferiscono una piccolissima quantità di moto agli atomi del gas e, quando il numero di fotoni è enorme, come nel caso di un quasar, l’effetto complessivo può accelerare il gas a velocità impressionanti.

«I quasar emettono così tanti fotoni che questi piccoli impulsi si sommano fino a raggiungere velocità estreme», spiega a questo proposito Seaton. «Il problema è che i fotoni possono anche strappare tutti gli elettroni dagli atomi, rendendoli invisibili. Capire come il gas possa essere accelerato fino alle velocità che osserviamo mantenendo, allo stesso tempo, intatti gli ioni che rileviamo rappresenta ancora un enigma».

Il quasar J2318 è stato individuato grazie ai dati raccolti nell’ambito di due sottoprogrammi della Sloan Digital Sky Survey, uno dei più grandi programmi di mappatura astronomica mai realizzati: il Time-Domain Spectroscopic Survey della quarta campagna osservativa (Sdss-IV) e il Black Hole Mapper della quinta campagna osservativa (Sdss-V). A notare per prima le caratteristiche insolite della galassia attiva è stata Marianna Veltri, sll’epoca studentessa universitaria, oggi ricercatrice al Dipartimento di fisica e astronomia della York University. Analizzando più nel dettaglio gli spettri di luce, il team si è reso conto di avere di fronte qualcosa di eccezionale: il vento più veloce mai osservato nell’ultravioletto in prossimità di un buco nero supermassiccio. Osservazioni di follow-up con il telescopio Gemini North, alle Hawaii, hanno confermato la natura estrema del deflusso.

Oltre al record osservativo, il risultato dello studio offre nuovi indizi su uno dei processi più importanti dell’evoluzione galattica: il cosiddetto feedback dei nuclei galattici attivi, il processo attraverso il quale l’energia prodotta nelle regioni centrali delle galassie influenza l’ambiente circostante, regolando la formazione stellare e l’evoluzione stessa delle galassie.

«I deflussi estremi trasportano enormi quantità di energia e possono influenzare profondamente le galassie che li ospitano», dice a questo proposito Paola Rodríguez Hidalgo, ricercatrice all’Università di Washington Bothell, negli Usa, e coautrice della ricerca. «Questi venti potrebbero dunque rappresentare il collegamento tra il buco nero attivo al centro di una galassia e il resto della galassia stessa. Questo processo è incluso nelle simulazioni di formazione galattica da decenni, ma resta ancora molto da comprendere attraverso le osservazioni per verificare che i modelli lo descrivano correttamente».

I ricercatori intendono ora proseguire la caccia a fenomeni simili. Le ricerche di altri quasar con venti estremamente veloci sono infatti già in corso. Non sarà facile trovare nell’ultravioletto un deflusso più rapido di quello di J2318, concludono i ricercatori, ma continuiamo a cercare questi fenomeni, dall’universo vicino fino alle regioni più lontane che siamo in grado di osservare.

Per saperne di più:

• Leggi su The Astrophysical Journal l’articolo “A New Member of the Fast and Furious Family: A Relativistic and Time-variable UV Outflow in a Luminous Quasar” di Lucas M. Seaton, Patrick B. Hall, Liliana Flores, Paola Rodríguez Hidalgo, Marianna Veltri, Zezhou Zhu, Javier Serna, W. Niel Brandt, Scott Anderson, Roberto J. Assef, Eduardo Bañados, Catherine J. Grier, Yasaman Homayouni, Sean Morrison, C. Alenka Negrete, Amy L. Rankine, Jessie Runnoe, Donald P. Schneider, Yue Shen, Matthew Temple, Benny Trakhtenbrot, Jonathan R. Trump ed Erik Weiss

I buchi neri supermassicci al centro delle galassie sono noti per la loro capacità di attrarre e inglobare quello che si trova nelle loro vicinanze. Non tutta la materia che vi cade dentro viene tuttavia divorata. Una parte viene infatti espulsa nell’ambiente circostante: mentre il gas spiraleggia verso il buco nero, esso accelera progressivamente fino a raggiungere velocità prossime a quella della luce; questo processo produce energia e pressione sufficienti a scagliare una parte del materiale verso l’esterno, sotto forma di potenti venti.

Sebbene si ritenga che questi deflussi di materia siano prodotti da tutti i buchi neri supermassicci, finora nessuno è riuscito a osservare venti attivi provenienti dal buco nero di circa quattro milioni di masse solari residente al centro della nostra galassia, la Via Lattea – quello “fotografato” per la prima volta nel 2022: Sagittarius A*.

Immagine ottenuta con i dati del radiotelescopio Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (Alma), in Cile, che mappa la posizione del gas freddo, composto principalmente da monossido di carbonio, nei pressi di Sagittarius A*. In basso nell’immagine è visibile la cavità a forma di cono che punta direttamente verso il buco nero. Crediti: Eso/Naoj/Nrao/Alma; Image processing: Nasa/Cxc/Sao/K. Arcand and P. Edmonds

Finora, appunto. Dopo oltre mezzo secolo dalla scoperta di Sgr A*, avvenuta nei primi anni del 1970, due astrofisici della Northwestern University sono finalmente riusciti nell’impresa. Utilizzando l’array di radiotelescopi Alma, i ricercatori hanno trovato la prova dell’esistenza di un vento attivo generato dal buco nero, risolvendo uno dei misteri più longevi dell’astrofisica moderna e aprendo al tempo stesso una nuova finestra sui processi fisici che avvengono nel cuore della nostra galassia. Lo studio è stato pubblicato la settimana scorsa su The Astrophysical Journal Letters.

Per ottenere questo risultato, Mark Gorski e Lena Murchikova, del Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics della Northwestern University, hanno utilizzato i dati raccolti con Alma in cinque anni di osservazioni. La loro analisi ha fornito la mappa più dettagliata mai prodotta del gas molecolare freddo che circonda il buco nero.

L’immagine mostra il gas situato vicino a Sgr A*, a una distanza di appena un parsec – circa tre anni luce – dal buco nero. Applicando una sofisticata tecnica di calibrazione per eliminare i segnali radio provenienti dal buco nero, i ricercatori sono riusciti a ottenere un’immagine cento volte più profonda e ottanta volte più nitida rispetto alle precedenti mappe della stessa regione.

Proprio questa elevata qualità ha permesso di rivelare una struttura mai osservata prima: un’enorme cavità a forma di cono, estesa per quasi un parsec e ampia circa 45 gradi, completamente svuotata del gas molecolare freddo che circonda l’area: l’impronta del vento caldo ricercato da oltre cinquant’anni dai ricercatori.

«A meno che non si trovi in un vuoto perfetto – e  nell’universo il vuoto perfetto non esiste –  un buco nero deve produrre in qualche modo un vento», sottolinea Gorski. «Grazie a queste nuove osservazioni, abbiamo finalmente ottenuto una visione abbastanza nitida da individuarne l’impronta. Guardando i dati abbiamo pensato: eccolo, è proprio ciò che tutti stavano cercando da cinquant’anni».

Secondo i ricercatori, solo un vento proveniente da Sgr A* avrebbe potuto infatti creare questa regione cava: un vento talmente energetico da spazzare via il materiale circostante o da riscaldarlo a tal punto da renderlo invisibile alle osservazioni.

«Se del materiale caldo viene espulso dal buco nero, non può coesistere con il gas freddo», dice a questo proposito Gorski. «O lo spinge via oppure lo riscalda. E quando il gas diventa troppo caldo, semplicemente non lo vediamo più».

Rispetto a quanto ipotizzato dai modelli e confermato dalle osservazioni di altri Agn, questo risultato conferma dunque che il buco nero al centro della nostra galassia non è un’eccezione alla regola. «Siamo stati i primi a mostrare che il gas molecolare molto vicino al buco nero lo sta alimentando», spiega Murchikova. «Il vento che Sagittarius A* produce non è particolarmente potente e probabilmente la sua direzione cambia nel tempo. Questo dimostra che il nostro buco nero non è un caso unico e che il nostro posto nell’universo non ha nulla di speciale».

Nello studio, i ricercatori hanno preso in considerazione anche altri possibili scenari per spiegare l’origine della cavità, tra cui l’azione dei venti prodotti dalle stelle vicine. I loro calcoli mostrano però che l’energia necessaria per scavare una struttura di quelle dimensioni è molto superiore a quella che l’intera popolazione stellare presente nella regione sarebbe in grado di fornire. Di conseguenza, l’ipotesi più plausibile resta quella del vento proveniente da Sagittarius A*.

«Si tratta di una quantità enorme di materiale mancante», osserva Gorski. «Abbiamo calcolato quanta energia sarebbe necessaria per scavare questa cavità e il valore ottenuto supera di gran lunga quella che potrebbe essere fornita dalle stelle presenti nella regione. Deve quindi esserci un contributo del buco nero supermassiccio. Inoltre, se si osserva la forma del cono, si nota che punta direttamente verso il buco nero».

Immagine composita che mostra le evidenze di un vento in uscita da Sagittarius A*, il buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea. Il punto bianco al centro dell’immagine ne indica la posizione. In arancione sono mostrati i dati dell’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (Alma), in Cile, che tracciano la distribuzione del gas molecolare freddo composto da monossido di carbonio; in blu i dati nei raggi X del Chandra X-ray Observatory. La struttura conica visibile nell’immagine sarebbe stata scavata da un vento caldo ed energetico proveniente da Sgr A*, che avrebbe disperso o riscaldato il gas freddo presente nella regione. Crediti: Nasa/Cxc/Northwestern University/Mark Gorski

Per rafforzare ulteriormente questa interpretazione, i ricercatori hanno confrontato i propri dati con quelli ottenuti da precedenti osservazioni con il telescopio spaziale a raggi X Chandra della Nasa.

«Affermazioni straordinarie richiedono prove straordinarie», sottolinea Gorski. «Volevamo essere certi di non trovarci di fronte a un artefatto delle immagini. Poi l’immagine ai raggi X di Chandra si è inserita perfettamente. Le caratteristiche  molecolari coincidevano». Le immagini di Chandra mostrano infatti intense emissioni X esattamente nella stessa regione in cui manca il gas freddo.

In base all’estensione degli effetti osservati su un vicino flusso di gas ionizzato, gli autori stimano che questo vento sia attivo da almeno 20mila anni. Lo studio suggerisce inoltre che Sgr A* sia relativamente tranquillo rispetto ai buchi neri supermassicci al centro di altre galassie, offrendoci un’importante lezione sull’evoluzione dei buchi neri supermassicci: sebbene siamo abituati a osservare nuclei galattici estremamente attivi e luminosi, ciò è vero soltanto per brevi fasi della loro esistenza.

«La maggior parte delle galassie trascorre gran parte della propria vita in uno stato relativamente tranquillo», conclude Murchikova. «Noi però tendiamo a notarle quando attraversano fasi spettacolari, simili a fuochi d’artificio cosmici. Sagittarius A* ci offre finalmente l’opportunità di studiare un buco nero nella sua condizione più comune: quella di apparente quiete».

Per saperne di più:

• Leggi su The Astrophysical Journal Letters l’articolo “The Discovery of an Active Wind from the Milky Way’s Central Black Hole” di Mark D. Gorski e Lena Murchikova

L’abitabilità della Terra non dipende soltanto dalla sua posizione nella cosiddetta zona abitabile del Sole. Un fattore altrettanto importante è stato l’approvvigionamento degli elementi chimici essenziali per la vita: carbonio, idrogeno, azoto, ossigeno, fosforo e zolfo. Gli addetti ai lavori li chiamano Chnops, acronimo formato dalle iniziali dei loro nomi in inglese.

Tutta le forme di vita sulla Terra hanno bisogno degli stessi elementi: carbonio, idrogeno, azoto, ossigeno, fosforo e zolfo (Chnops). Elementi che provengono dallo spazio: a parte l’idrogeno, sono stati forgiati all’interno delle stelle e si sono diffusi in nubi di gas e polvere. La gravità ha poi fatto sì che questo materiale si aggregasse, formando nuove stelle e oggetti più piccoli come i pianeti. Crediti: Nasa

Da tempo gli scienziati si chiedono quale sia l’origine di questi elementi sulla Terra. L’ipotesi più diffusa sostiene che siano stati trasportati dalle condriti carbonacee, meteoriti provenienti dal Sistema solare esterno, considerate planetesimi di seconda generazione. Secondo tale scenario, questi corpi avrebbero raggiunto la Terra nelle fasi finali della sua formazione, arricchendola di elementi fondamentali come fosforo e azoto.

Uno studio pubblicato ieri su Science Advances propone ora uno scenario diverso. Secondo la nuova ricerca, gli ingredienti chimici indispensabili alla vita sarebbero stati forniti alla Terra dai primi planetesimi formatisi nel Sistema solare interno, ovvero i corpi progenitori delle meteoriti ferrose, oggi rappresentati da oggetti situati in gran parte nella fascia principale degli asteroidi tra Marte e Giove.

Nelle primissime fasi della storia del Sistema solare, gas e polveri si sono aggregati formando piccoli corpi chiamati planetesimi. Attraverso collisioni e successive fusioni, questi oggetti hanno dato origine ai pianeti e alle lune che osserviamo oggi. Alcuni frammenti di quei corpi primitivi sono sopravvissuti fino ai nostri giorni sotto forma di asteroidi e meteoriti, offrendo una preziosa finestra sul passato del Sistema solare.

Illustrazione artistica che mostra un disco protoplanetario in orbita attorno a una giovane stella. Crediti: Nasa/Fuse/Lynette Cook

Le meteoriti ferrose e le condriti carbonacee rappresentano due popolazioni distinte di questi corpi. Le prime, composte prevalentemente da ferro e nichel, derivano dalla generazione più antica di planetesimi. Le seconde sono invece meteoriti rocciose provenienti da corpi formatisi circa due o tre milioni di anni più tardi e costituiscono la maggior parte delle meteoriti ritrovate sulla Terra.

Gli autori dello studio – Debjeet Pathak, Rajdeep Dasgupta e Naidhruv Iyer della Rice University – si sono chiesti quale di queste due generazioni di planetesimi abbia fornito la maggior parte degli elementi indispensabili alla vita sulla Terra, in particolare fosforo e azoto. Si tratta di due elementi bioessenziali: il primo è fondamentale per la formazione di Dna e Rna, le macromolecole che regolano la trasmissione e l’espressione dell’informazione genetica, oltre a svolgere un ruolo chiave nel metabolismo energetico dei sistemi viventi; il secondo, invece, è un componente essenziale delle proteine, indispensabili per la struttura e il funzionamento delle cellule.

Per rispondere a questa domanda, il team ha ricreato in laboratorio le condizioni di formazione dei planetesimi del Sistema solare primordiale. Per farlo, hanno sottoposto la materia costituente queste meteoriti ferrose a pressioni fino a 2 gigapascal e temperature comprese tra 1050 e 1600 gradi Celsius. In questo modo gli scienziati hanno potuto ricostruire il contenuto di fosforo e azoto dei corpi progenitori delle meteoriti e determinare come questi elementi fossero distribuiti tra il Sistema solare interno ed esterno. «Utilizzando la loro composizione chimica nota, abbiamo ricreato in laboratorio la cristallizzazione delle meteoriti ferrose», spiega Debjeet Pathak, primo autore dello studio. «Questo ci ha permesso di determinare la composizione dei piccoli corpi planetari, chiamati planetesimi, da cui queste meteoriti derivano».

Il team ha quindi confrontato il rapporto tra fosforo e azoto così ottenuto con quello della Terra attuale. Il primo risultato che è emerso dallo studio è che la prima generazione di planetesimi presentava rapporti fosforo/azoto più elevati nelle regioni esterne del Sistema solare e più bassi in quelle interne. Questa tendenza si invertiva nella seconda generazione di planetesimi, con rapporti più elevati nella parte interna del Sistema solare.

Infografica che mostra come le meteoriti ferrose (in alto) presentino un rapporto fosforo/azoto più basso nel Sistema solare interno rispetto a quello esterno. Per le condriti carbonacee (in basso) la situazione risulta invertita. Crediti: Rice University/Rajdeep Dasgupta

Lo studio ha individuato in Giove il fattore critico che ha modificato la distribuzione chimica dei due elementi. Secondo i ricercatori, crescendo rapidamente fino a diventare il gigante gassoso che conosciamo oggi, il pianeta avrebbe agito come una barriera gravitazionale, limitando il trasporto di fosforo e azoto dal Sistema solare interno verso quello esterno. Di conseguenza, i planetesimi formatisi all’interno dell’orbita di Giove avrebbero conservato una maggiore abbondanza relativa di questi elementi.

«Con l’aumento delle dimensioni di Giove il trasporto di fosforo e azoto ha iniziato a bloccarsi progressivamente», osserva Pathak.  «Ciò ha determinato una diminuzione dei rapporti osservati nelle condriti formatesi fino a due o tre milioni di anni dopo i corpi progenitori delle meteoriti ferrose».

Il risultato più importante emerge però dalla comparazione dei rapporti degli elementi chimici. I ricercatori hanno infatti scoperto che l’attuale rapporto fosforo/azoto della Terra è riprodotto molto meglio assumendo un contributo predominante di planetesimi provenienti dal Sistema solare interno.

«Lo studio suggerisce che la Terra abbia acquisito le sue riserve di fosforo e azoto, elementi essenziali per la vita, principalmente dal Sistema solare interno, senza richiedere un contributo significativo delle condriti provenienti dal Sistema solare esterno», sottolinea Pathak. Se confermato, questo scenario modificherebbe la visione tradizionale sull’origine degli ingredienti chimici della vita sulla Terra. Inoltre, attribuirebbe a Giove un ruolo fondamentale non solo nell’architettura del Sistema solare, ma anche nella distribuzione degli elementi che hanno reso possibile l’abitabilità del nostro pianeta.

«Per quanto riguarda il Sistema solare», conclude Rajdeep Dasgupta, coautore dello studio, «la presenza e la storia di crescita di Giove sembrano aver avuto un ruolo cruciale nel determinare la distribuzione degli ingredienti chimici di base necessari per i mondi abitabili. Resta da capire se sia possibile ottenere un inventario di elementi essenziali simile a quello terrestre in sistemi planetari privi di un pianeta analogo a Giove».

Per saperne di più:

• Leggi su Science Advances l’articolo “Phosphorus-nitrogen systematics of first-generation planetesimals constrain life-essential element delivery to Earth” di Debjeet Pathak, Rajdeep Dasgupta e Naidhruv Iyer